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【Maker電子學】步進馬達的原理與驅動—PART8

   
作者:Bird

上一回【Maker電子學】步進馬達的原理與驅動—PART7,我們介紹 A4988 的微步進設定接腳以及 A4988 的微步進模式,也看了 A4988 的微步進驅動電流,確實如我們之前計算的複相激磁電流一樣。

這一回我們要來看一下 A4988 的實際電路設計。

功耗與電晶體

A4988 是一顆 28 隻腳的 QFN 封裝 IC,腳距只有 0.5 mm,因此整體的大小只有 5 mm x 5 mm。A4988 這麼小的封裝卻可以承受最大 2A 的馬達線圈電流,而我們之前介紹的 L293 那麼大一顆,卻只能承受 1A 的電流,A4988 到底怎麼辦到的呢?

A4988 裡面的功率晶體是 DMOS 製程的 MOFSET。DMOS 是一種 power MOSFET 的製程,它利用雙倍擴散(double-diffusion)來讓 MOSFET 的通道在開啟時電阻更低、承受更大的電流,而 L293 因爲是上個世紀的產品,它裡面的功率晶體是 BJT。BJT 在飽和時,仍然會有一個不算小的 VCE 飽和電壓,流過的電流乘上這個電壓就是 BJT 上額外的功耗,因此 L293 的 H-bridge 在導通時,會比 A4988 發出更多的熱,而限制了它的最大電流。

A4988 內部在調控相電流時,使用的是 PWM 開關調變,利用 PWM on 週期所佔的比例,也就是 duty cycle 來調整相電流,也就是說 A4988 的 MOSFET 永遠只工作在飽和導通與完全不導通兩種狀態,不會工作在線性區,因此它可以用效率很高的方式調控電流,只有在 MOSFET 導通時,微小的 RDS(ON)會消耗額外的功率導致發熱。

下圖是取自 A4988 和 L293 的 datasheet 中,它們的驅動電路部分的電路圖。可以看到 A4988 是用四顆 MOSFET 構成一組全橋驅動電路,而 L293 則是用兩組 BJT 的達靈頓電路構成一組半橋驅動電路。

(圖片來源:Bird 提供)

電路結構

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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